JPS6136100A - 地平線検出器評価装置 - Google Patents
地平線検出器評価装置Info
- Publication number
- JPS6136100A JPS6136100A JP15782984A JP15782984A JPS6136100A JP S6136100 A JPS6136100 A JP S6136100A JP 15782984 A JP15782984 A JP 15782984A JP 15782984 A JP15782984 A JP 15782984A JP S6136100 A JPS6136100 A JP S6136100A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- infrared
- horizon detector
- rotating disk
- horizon
- earth
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- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は人工衛星の姿勢制御等のために用いられる地平
線検出器の性能を評価する地平線検出器評価装置に関す
るものである。− 従来例の構成とその問題点 地平線検出器には、各種の方式があるがそのうち衛星が
スピン安定の場合、あるいは三軸安定の場合でも、地平
線検出器自体に回転機構部を有している場合には、赤外
線検出器の視野方向を回転させて地球位置を検知する方
法がある。
線検出器の性能を評価する地平線検出器評価装置に関す
るものである。− 従来例の構成とその問題点 地平線検出器には、各種の方式があるがそのうち衛星が
スピン安定の場合、あるいは三軸安定の場合でも、地平
線検出器自体に回転機構部を有している場合には、赤外
線検出器の視野方向を回転させて地球位置を検知する方
法がある。
第１図に示すように、地平線検出器は人工衛星２に搭載
され、地球１からの赤外線を検出すべくその視野を走査
する。瞬時視野３は、時々刻々移動し、視野走査の軌跡
４は、例えば１秒間に１回といった一定のスピン率で回
転することにより形成され繰り返される。
され、地球１からの赤外線を検出すべくその視野を走査
する。瞬時視野３は、時々刻々移動し、視野走査の軌跡
４は、例えば１秒間に１回といった一定のスピン率で回
転することにより形成され繰り返される。
地平線検出器の信号は、例えば第２図５に示すような形
状である。横軸は、視野の回転角であり縦軸は、赤外線
の強度に応じて、２値判定されたパルス信号になってい
る。すなわち、地球を見ている場合を１”とし、宇宙を
見ている場合を“０”とするわけである。地平線検出器
は、宇宙から地球、地球から宇宙へ視野が移動した角度
位置を計測することを目的としている。
状である。横軸は、視野の回転角であり縦軸は、赤外線
の強度に応じて、２値判定されたパルス信号になってい
る。すなわち、地球を見ている場合を１”とし、宇宙を
見ている場合を“０”とするわけである。地平線検出器
は、宇宙から地球、地球から宇宙へ視野が移動した角度
位置を計測することを目的としている。
第２図で、基準角位置８を決めれば、それからの角度で
、地球中６の中心位置７が計測できる。
、地球中６の中心位置７が計測できる。
この地球中６と地球中中心７で、人工衛星の地球に対す
る姿勢情報が得られることになる。
る姿勢情報が得られることになる。
地上で、このような状況を作り出して計測するだめには
、宇宙規模の距離からやってくる平行赤外線を擬似的に
形成することと、供試体が回転機構を持っていない場合
は、スピンテーブルを必要とする。又、擬似地球、擬似
宇宙が必要である。
、宇宙規模の距離からやってくる平行赤外線を擬似的に
形成することと、供試体が回転機構を持っていない場合
は、スピンテーブルを必要とする。又、擬似地球、擬似
宇宙が必要である。
しかし平行赤外線を放射する擬似地球を作ることは非常
に費用がかかる。人工衛星からみだ地球の大きさは、人
工衛星の軌道によるが、静止高度においても、約１８°
である。低高度では６００以上になるケースもある。例
えば３ｍの距離に擬似地球を設置するとして、１８°の
地球中を形成するには約直径１ｍの擬似地球が必要で、
しかも平行赤外線を発生するとなると、１−ｍの口径を
有する平行赤外線発生用の光学系が必要となるわけであ
る。そこで、単なる黒体板を用意することになるが、そ
れでも１ｍ直径の大きな黒体板を面内温度均一性も配慮
して製作しなければならない。しかも、平行光でないこ
とによる誤差要因が含まれた計測となる。
に費用がかかる。人工衛星からみだ地球の大きさは、人
工衛星の軌道によるが、静止高度においても、約１８°
である。低高度では６００以上になるケースもある。例
えば３ｍの距離に擬似地球を設置するとして、１８°の
地球中を形成するには約直径１ｍの擬似地球が必要で、
しかも平行赤外線を発生するとなると、１−ｍの口径を
有する平行赤外線発生用の光学系が必要となるわけであ
る。そこで、単なる黒体板を用意することになるが、そ
れでも１ｍ直径の大きな黒体板を面内温度均一性も配慮
して製作しなければならない。しかも、平行光でないこ
とによる誤差要因が含まれた計測となる。
次に、回転機構を有していない地平線検出器の場合、ス
ピンテーブルが必要であるが、回転する供試体からの信
号を取り出すため、スリップリングを使用することにな
るが、回転接触の状態で電気的導通を得るため、どうし
てもノイズが混入する原因になる。又スピンテーブル自
体の回転特性が計測精度に直接影響す゛るので、高価な
高性能のスピンテーブルが必要になる。
ピンテーブルが必要であるが、回転する供試体からの信
号を取り出すため、スリップリングを使用することにな
るが、回転接触の状態で電気的導通を得るため、どうし
てもノイズが混入する原因になる。又スピンテーブル自
体の回転特性が計測精度に直接影響す゛るので、高価な
高性能のスピンテーブルが必要になる。
発明の目的
本発明は、以上のような欠点を解消するもので地平線検
出器の性能試験装置を、従来の方式とは異なる新しい方
式に基づいて設計し安価で、容易に性能評価できるよう
な装置を提供することを目的としている。
出器の性能試験装置を、従来の方式とは異なる新しい方
式に基づいて設計し安価で、容易に性能評価できるよう
な装置を提供することを目的としている。
発明の構成 。
本発明は黒体炉と、非球面光学系と、非球面光学系の焦
点位置に配され黒体炉からの赤外線を制限する開口部と
、この開口部の近傍に配された赤外線断続回転円板と、
回転円板の回転角を検出するロータリーエンコーダとを
備えた地平線検出器評価装置である。
点位置に配され黒体炉からの赤外線を制限する開口部と
、この開口部の近傍に配された赤外線断続回転円板と、
回転円板の回転角を検出するロータリーエンコーダとを
備えた地平線検出器評価装置である。
実施例の説明
第３図に本発明の地平線検出器性能試験装置の実施例を
示す。赤外光源となる黒体炉１１の前に赤外光線発射の
ための開口部１３が設置されている。この設置位置は、
非球面光学系１２の焦点と一致している。開口部１３の
近傍にこの開口部１３を開又は閉の状態にできる回転円
板１４が設置され、これはモータ１５で駆動され、なお
かつその回転角はロータリーエンコーダ１６で出力でき
るようになっている。回転角は、ある基準位置からの角
度として出力端子１９から出力される。
示す。赤外光源となる黒体炉１１の前に赤外光線発射の
ための開口部１３が設置されている。この設置位置は、
非球面光学系１２の焦点と一致している。開口部１３の
近傍にこの開口部１３を開又は閉の状態にできる回転円
板１４が設置され、これはモータ１５で駆動され、なお
かつその回転角はロータリーエンコーダ１６で出力でき
るようになっている。回転角は、ある基準位置からの角
度として出力端子１９から出力される。
非球面光学系１２を通過した赤外線は、平行光線１了と
なって、地平線検出器のような供試体１８に達する。
なって、地平線検出器のような供試体１８に達する。
この平行光線は、開口部１３の大きさａと、光学系１２
の焦点距離ｆとで決まる角度の広がりを有している。
の焦点距離ｆとで決まる角度の広がりを有している。
θ＝−／ｆ （ラジアン）・・・・・・（
１）例えば、太陽を例にとって、この事情を考えてみる
。太陽から来る平行光線は、太陽の一点のみからくる成
分だけを考えると、はとんど平行と考えてよい。しかし
、太陽の大きさは有限で、無限小の点ではない。具体的
には、角度に換算して、地球からの太陽の大きさは約０
．５°である。従って、０．６°の角度の光線の広がり
を太陽光は有していることになる。
１）例えば、太陽を例にとって、この事情を考えてみる
。太陽から来る平行光線は、太陽の一点のみからくる成
分だけを考えると、はとんど平行と考えてよい。しかし
、太陽の大きさは有限で、無限小の点ではない。具体的
には、角度に換算して、地球からの太陽の大きさは約０
．５°である。従って、０．６°の角度の光線の広がり
を太陽光は有していることになる。
次に地球を人工衛星上の地平線検出器からみだ場合につ
いて説明する。
いて説明する。
第１図に示すように、地球は、人工衛星の静止高度（３
６，ｏｏｏＫｍ）からみて、約１８０の大きさであり、
これを地平線検出器の瞬時視野（例えば１°）を移動し
て走査していることになる。従って、地平線検出器の瞬
時視野よシ少し大きな広がり角を有した平行光線を用意
する必要がある。
６，ｏｏｏＫｍ）からみて、約１８０の大きさであり、
これを地平線検出器の瞬時視野（例えば１°）を移動し
て走査していることになる。従って、地平線検出器の瞬
時視野よシ少し大きな広がり角を有した平行光線を用意
する必要がある。
Ｗ地球中を１２０と想定し、その条件で評価する場合、
回転円板１４を１２０分だけ切り欠き、１回転（３６０
０）に対し１２°だけ赤外線が供試体１８に入射するよ
うに製作する。黒体炉１１の温度は、等価的に、地球か
らの赤外線と宇宙（４にといわれている）からの赤外線
との差と同じ状況を作り出せばよく、回転円板１４が開
の時と閉の時の赤外線強度の差がその値になるように黒
体炉１１を設定すればよい。
回転円板１４を１２０分だけ切り欠き、１回転（３６０
０）に対し１２°だけ赤外線が供試体１８に入射するよ
うに製作する。黒体炉１１の温度は、等価的に、地球か
らの赤外線と宇宙（４にといわれている）からの赤外線
との差と同じ状況を作り出せばよく、回転円板１４が開
の時と閉の時の赤外線強度の差がその値になるように黒
体炉１１を設定すればよい。
尚、回転円板１４からの赤外放射は室温からのそれにな
るので、この温度の制御を実施すると計測の精度を高く
することができる。又赤外放射率は黒色塗装により１に
近づけ、黒体炉１１に面した側はむしろ黒体炉１１から
の熱赤外線の影響を受けにくくするため、放射率の低い
金属鏡の状態にする。
るので、この温度の制御を実施すると計測の精度を高く
することができる。又赤外放射率は黒色塗装により１に
近づけ、黒体炉１１に面した側はむしろ黒体炉１１から
の熱赤外線の影響を受けにくくするため、放射率の低い
金属鏡の状態にする。
次に具体的な実施例について説明する。
非球面光学系１２を焦点距離４００ ｍの放物面反射鏡
とし、有効口径６０６φとする。この反射鏡は、軸はず
し角７°の放物面鏡で、ガラスに全蒸着した。
とし、有効口径６０６φとする。この反射鏡は、軸はず
し角７°の放物面鏡で、ガラスに全蒸着した。
ロータリーエンコータ１６ （ｒｉ 、１ 回転３６
ｙ Ｏ○○パルスで、０．０１°間隔で角度計測できる
。
ｙ Ｏ○○パルスで、０．０１°間隔で角度計測できる
。
開口部１３は、必要に応じて口径の変更が可能なように
設計し、回転円板１４も交換が容易にできるように設計
した。駆動用モータ１６は、直流モータで、印加電圧で
回転速度が変えられるようにしだ。
設計し、回転円板１４も交換が容易にできるように設計
した。駆動用モータ１６は、直流モータで、印加電圧で
回転速度が変えられるようにしだ。
地平線検出器の瞬時視野病が１．６°なので、開口部口
径は１４咽とし、平行光の広がりは２°とした。供試体
は、この２０の広がりの中に視野が入るように設定する
。回転円板１４の直径は非球面光学系の焦点距離の２倍
の８００ｍとした。これにより、閉から開に移るに要す
る時間が、実際の宇宙での状況と同一になる。
径は１４咽とし、平行光の広がりは２°とした。供試体
は、この２０の広がりの中に視野が入るように設定する
。回転円板１４の直径は非球面光学系の焦点距離の２倍
の８００ｍとした。これにより、閉から開に移るに要す
る時間が、実際の宇宙での状況と同一になる。
これを数式で説明すると次のようになる。
瞬時視野角１．５°なので、地平線検出器の視野が宇宙
から地球に移る時間は、視野走査が地平線に垂直になさ
れているとすれば、 である。ここでＴは、スピン回転の周期とする。
から地球に移る時間は、視野走査が地平線に垂直になさ
れているとすれば、 である。ここでＴは、スピン回転の周期とする。
６０ＲＰＭであれば Ｔ＝１秒 となる。
一方、１．６°の視野に相当する開口部径ａは１８０’
×ｆ””””’ （３） 交１、回転円板の周速度は、２πｆ／Ｔ なので、開口
部を、閉から開状態にするに要する時間はとなり、ｔｌ
−１２である。
×ｆ””””’ （３） 交１、回転円板の周速度は、２πｆ／Ｔ なので、開口
部を、閉から開状態にするに要する時間はとなり、ｔｌ
−１２である。
次に、地平線検出器は、非球面反射鏡からある距離以上
の位置におくと、平行光の強度の均一性が保てなくなる
ので、供試体位置にも留意しなければならない。
の位置におくと、平行光の強度の均一性が保てなくなる
ので、供試体位置にも留意しなければならない。
供試体の有効口径を３０ｒｒｒｍφとすると、その面積
の均一性を確保しなければならない。
の均一性を確保しなければならない。
反射鏡の有効口径は５０ｍｍφであるが、供試体の瞬時
視野角１．６°の広がりで、視野が広がるので、制限距
離ｌは次の通りである。
視野角１．６°の広がりで、視野が広がるので、制限距
離ｌは次の通りである。
従って、本実施例では、反射鏡から６００ｍの位置に供
試体を設置した。
試体を設置した。
この実施例では、第４図に示すような、原理で地球巾、
基準位置からの地球中の計測が行われたことになる。す
なわち、赤外発射開口部１３により発射される赤外線に
よシ形成される瞬時視野３が回転され回転円板１４が回
転してその切欠部を走査したとき、第２図に相当する信
号が得られる。
基準位置からの地球中の計測が行われたことになる。す
なわち、赤外発射開口部１３により発射される赤外線に
よシ形成される瞬時視野３が回転され回転円板１４が回
転してその切欠部を走査したとき、第２図に相当する信
号が得られる。
このとき、切欠部の幅が地球幅６に対応する。
一方、宇宙では、第６図に示すような状況である。すな
わち地球１に対して地平線検出器の瞬時視野３が横切る
ように走査する。
わち地球１に対して地平線検出器の瞬時視野３が横切る
ように走査する。
要は、瞬時視野が動くか、地球が動くかの差であシ、相
対的な動きを計測する立場から考えると両者は等価であ
る。
対的な動きを計測する立場から考えると両者は等価であ
る。
前記実施例においては、非球面光学系１２として放物面
反射鏡を利用した場合について説明したが、両面に反射
防止膜を付けたゲルマニウムレンズを使用し、その焦点
位置に赤外線発射開口を設けるようにしてもよい。
反射鏡を利用した場合について説明したが、両面に反射
防止膜を付けたゲルマニウムレンズを使用し、その焦点
位置に赤外線発射開口を設けるようにしてもよい。
尚、黒体炉温度を比較的高めに設定することは容易で、
閉状態の温度（室温）変動による誤差は開閉の温度差が
大きくなるほど小さくなシ、計測精度向上も容易に出来
る。
閉状態の温度（室温）変動による誤差は開閉の温度差が
大きくなるほど小さくなシ、計測精度向上も容易に出来
る。
発明の効果
以上のように本発明は黒体炉より放射される赤外線を回
転円板で断続し非球面光学系を介して地平線検出器を照
射するようにした地平線検出器性能評価装置で、安価で
、計測の容易な地平線検出器試験装置が提供された。
転円板で断続し非球面光学系を介して地平線検出器を照
射するようにした地平線検出器性能評価装置で、安価で
、計測の容易な地平線検出器試験装置が提供された。
しかも、従来のスピンテーブルを用いる方法では不可能
な、宇宙におけると同等の平行光による計測が実現でき
、黒体板の温度不均一性を心配する必要もない。更に、
必要に応じて、地球内赤外放射分布を、回転円板間の部
分の形状を加工することにより、試験で実現することが
できる。
な、宇宙におけると同等の平行光による計測が実現でき
、黒体板の温度不均一性を心配する必要もない。更に、
必要に応じて、地球内赤外放射分布を、回転円板間の部
分の形状を加工することにより、試験で実現することが
できる。
第１図は地平線検出器が地球を走査する状況を示す概念
図、第２図は第１図の走査によシ地千線検出器に得られ
る信号波形図、第３図は本発明による地平線検出器評価
装置の構成を示す概念図、第４図および第５図は各々本
発明による地平線検出器評価装置の動作説明図である。 １・・・・・・地球、２・・・・・・人工衛星、３・・
・・・・地平線検出器の瞬時視野、４・・・・・・瞬時
視野の走査軌跡、６・・・・・地平線検出器の信号波形
、６・・・・・・地球中、７・・・・・・基準位置から
の地球中中心位置までの角度、８・・・・・・基準位置
、１１・・・・・・黒体炉、１２・・・・・・非球面光
学系、１３・・・・・・赤外発射開口部、１４・・・・
・・回転円板、１６・・・・・・駆動モータ、１６・・
・・・・ロータリーエンコーダ、１７・・・・・・赤外
線平行光、１８・・・・・・供試体。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第２
図 ！！３図
図、第２図は第１図の走査によシ地千線検出器に得られ
る信号波形図、第３図は本発明による地平線検出器評価
装置の構成を示す概念図、第４図および第５図は各々本
発明による地平線検出器評価装置の動作説明図である。 １・・・・・・地球、２・・・・・・人工衛星、３・・
・・・・地平線検出器の瞬時視野、４・・・・・・瞬時
視野の走査軌跡、６・・・・・地平線検出器の信号波形
、６・・・・・・地球中、７・・・・・・基準位置から
の地球中中心位置までの角度、８・・・・・・基準位置
、１１・・・・・・黒体炉、１２・・・・・・非球面光
学系、１３・・・・・・赤外発射開口部、１４・・・・
・・回転円板、１６・・・・・・駆動モータ、１６・・
・・・・ロータリーエンコーダ、１７・・・・・・赤外
線平行光、１８・・・・・・供試体。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第２
図 ！！３図
Claims (5)
- （１）黒体炉と、非球面光学系と、前記非球面光学系の
焦点位置に配置された赤外線発射開口部と、前記赤外線
発射開口部の近傍に設置された赤外線断続回転円板及び
ロータリーエンコーダとを備えたことを特徴とする地平
線検出器評価装置。 - （２）非球面光学系を軸はずし反射鏡とし、反射されて
供試体に向う平行赤外線を遮断しない位置に黒体炉、赤
外線発射開口部赤外線断続回転円板及びロータリーエン
コーダを設置したことを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の地平線検出器評価装置。 - （３）赤外線断続回転円板の回転率を地平線検出器視野
走査の回転率と一致させ、前記赤外線検出器視野が地球
を走査している角度と同じ角度だけ前記回転円板が切欠
かれてこの部分を通過した黒体炉からの赤外線が供試体
に達し、残りの角度では回転円板により遮断されること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の地平線検出器
評価装置。 - （４）赤外線発射開口部を地平線検出器視野より若干大
きくしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
地平線検出器評価装置。 - （５）回転円板の直径を非球面光学系の焦点距離の２倍
にしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の地
平線検出器評価装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15782984A JPS6136100A (ja) | 1984-07-27 | 1984-07-27 | 地平線検出器評価装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15782984A JPS6136100A (ja) | 1984-07-27 | 1984-07-27 | 地平線検出器評価装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6136100A true JPS6136100A (ja) | 1986-02-20 |
| JPH0374932B2 JPH0374932B2 (ja) | 1991-11-28 |
Family
ID=15658230
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15782984A Granted JPS6136100A (ja) | 1984-07-27 | 1984-07-27 | 地平線検出器評価装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6136100A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04122380A (ja) * | 1990-09-14 | 1992-04-22 | Ace Denken:Kk | パチンコ機用ノズル式台間玉貸し装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56122924A (en) * | 1980-03-04 | 1981-09-26 | Hideo Takada | Measured value compensating method in temperature measuring method by infrared ray |
| JPS5738583A (en) * | 1980-08-20 | 1982-03-03 | Tokyo Shibaura Electric Co | Radiation heat beam generator |
-
1984
- 1984-07-27 JP JP15782984A patent/JPS6136100A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56122924A (en) * | 1980-03-04 | 1981-09-26 | Hideo Takada | Measured value compensating method in temperature measuring method by infrared ray |
| JPS5738583A (en) * | 1980-08-20 | 1982-03-03 | Tokyo Shibaura Electric Co | Radiation heat beam generator |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04122380A (ja) * | 1990-09-14 | 1992-04-22 | Ace Denken:Kk | パチンコ機用ノズル式台間玉貸し装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0374932B2 (ja) | 1991-11-28 |
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